Sonidos de ALMA: escuchando los confines del Universo

El Atacama Large Millimeter/submillimeter Array, más conocido por sus siglas ALMA, es un conjunto de radio telescopios ubicado en el Norte de Chile, más específicamente, en el llano de Chajnantor, en pleno Desierto de Atacama, Región de Antofagasta. ALMA es, actualmente, el arreglo de su tipo más grande del mundo. Consta de 66 antenas de alta precisión, que entregan una sensibilidad y exactitud nunca antes vistas.

«ALMA and a Starry Night» de ESO/B. Tafreshi (twanight.org) - http://www.eso.org/public/images/potw1238a/. Disponible bajo la licencia CC BY 4.0 vía Wikimedia Commons - https://commons.wikimedia.org/wiki/File:ALMA_and_a_Starry_Night.jpg#/media/File:ALMA_and_a_Starry_Night.jpg
«ALMA and a Starry Night». Imagen de ESO/B. Tafreshi (twanight.org). Vía Wikimedia Commons.

Hoy, científicos de ALMA en conjunto con el Departamento de Astronomía de la Universidad de Chile e ingenieros eléctricos de la Facultad de Ciencias Físicas y Matemáticas de dicha universidad, presentarán en el Festival SonarSound Santiago (dedicado a música electrónica y tecnología) el proyecto llamado Sonidos de ALMA.

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Ya les habíamos contado aquí sobre el proceso de sonificación, que permite transformar parámetros físicos en sonido. Te contamos sobre cómo los resultados del LHC se habían transformado en melodías que fueron presentadas en el Festival de Jazz de Montreux. Ahora, te explicamos este nuevo proyecto, y cómo los datos de un telescopio pueden transformarse en música.

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¿Cómo funciona ALMA?

En astronomía existen dos tipos de instrumentos principales con los cuales adquirimos datos: telescopios ópticos y radio telescopios. Los telescopios ópticos son los más conocidos, y los que normalmente asociamos con un observatorio astronómico: arreglos enormes de lentes, espejos, y cámaras, que actúan realmente como un ojo gigante y altamente sensible, capaz de detectar luz proveniente de objetos lejanos de nuestro Universo.

Los radio telescopios, como los que conforman ALMA, funcionan de manera un poco diferente. Sus antenas también captan radiación electromagnética pero, a diferencia de un sistema óptico, no es luz visible lo que reciben: los radio telescopios captan señales de radio, ubicadas en el extremo menos energético del espectro electromagnético.

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El espectro electromagnético. Al medio se ubica la luz visible, que captamos con telescopios ópticos. Al extremo izquierdo se encuentran las ondas de radio, con longitudes de onda características de miles de metros y menor frecuencia. Abajo se indica la temperatura a la que se emite mayor cantidad de cada radiación: las ondas de radio son emitidas mayormente por cuerpos a baja temperatura. Imagen: “EM Spectrum Properties edit” by Inductiveload, NASA – self-made, information by NASA. Vía Wikimedia Commons.

Con instrumentos ópticos podemos detectar luz proveniente de estrellas, galaxias, nebulosas, en general, objetos que se encuentran a temperaturas muy altas y emiten luz en sus distintos procesos. También con un telescopio óptico podemos observar los objetos que reflejan esta luz, como planetas y satélites. Por otro lado, con un radio telescopio, podemos detectar las emisiones de radio que algunos objetos generan, como los centros galácticos, los remanentes de supernovas, y los púlsares, un tipo especial de estrellas de neutrones. Se suele decir que con los radio telescopios submilimétricos, como el caso de ALMA, observamos el Universo frío: como se puede ver en el diagrama de arriba, los objetos que emiten mayor cantidad de ondas electromagnéticas en forma de señales de radio se encuentran a menor temperatura. Si bien hay objetos que emiten radiación de varios tipos electromagnéticos distintos a la vez, pudiendo ser observados tanto en óptico como en radio, el desarrollo de la radioastronomía ha permitido descubrir y observar como nunca antes objetos exóticos como las “radio galaxias”, los cuásares, púlsares, y másers.

ALMA utiliza un gran número de antenas para poder observar un mismo objeto desde ubicaciones relativamente distintas. Esto permite observar los objetos con un mayor nivel de detalle (o mayor resolución angular) de lo que podríamos observar con un sólo telescopio. Tener varios instrumentos esparcidos por un área de gran tamaño permite el uso de la interferometría, una técnica que obtiene información de las ondas electromagnéticas a partir de cómo éstas se superponen. Cuando apuntamos las 66 antenas de ALMA a un mismo objeto, el proceso es equivalente a tener una sola antena gigante, del tamaño del área que abarcan las 66, apuntando a ese objeto. De este modo obtenemos un nivel de detalle equivalente al que tendríamos con una sola antena gigante de 16 kilómetros de diámetro, algo que sería muy difícil de construir e instalar. Este mismo proceso, pero en óptica, es lo que realiza el Very Large Telescope (VLT) en Cerro Paranal, Chile: sus cuatro telescopios de 8 metros de diámetro cada uno funcionan en conjunto, equivalente a un solo telescopio con un espejo de 32 metros de diámetro. Sin embargo, ALMA permite obtener imágenes con una resolución 10 veces mayor que el VLT, y 5 veces mayor que el Telescopio Espacial Hubble.

¿Qué son los sonidos de ALMA?

Como explicamos en el artículo de la sonificación de las colisiones de partículas del LHC, los resultados de un experimento físico son, al fin y al cabo, un montón de números que representan valores para distintas variables. Lo que hacen los científicos es analizar dichos valores para encontrar resultados de interés. En el caso del LHC, los resultados son la energía de las colisiones entre partículas. En el caso de ALMA, los datos corresponden a las ondas emitidas por las distintas fuentes astronómicas.

Los radio telescopios obtienen lo que se llama espectros astronómicos. Los objetos astronómicos emiten señales de radio a distintas frecuencias, intensidades, y con distinto comportamiento. La antena captura estas señales, las amplifica, y retorna como resultado las variaciones de dicha emisión de radio. El resultado final se conoce como espectro.

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Pasando de un espectro astronómico a uno de sonido. Imagen: Antonio Hales (ALMA) y Ricardo Finger (Departamento de Ingeniería Eléctrica, FCFM, Universidad de Chile).

Equipos de ALMA y de la Universidad de Chile tomaron espectros astronómicos obtenidos en dicho observatorio. Los espectros son de datos tomados por ALMA en la dirección de la Nebulosa de Orión, que corresponde a la estrella central del la “espada” de Orión o “las tres Chepas”.

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La constelación de Orión, vista desde el hemisferio Sur (click para agrandar). Imagen original: Hubble Space Telescope.

Asociando una tonalidad musical diferente a cada una de las líneas de intensidad del espectro, los datos de la Nebulosa de Orión fueron convertidos en sonidos. El espectro astronómico es convertido a un espectro de sonido que mantiene las frecuencias e intensidades relativas de los datos originales. De este modo, el espectro ya no es sólo un montón de líneas que podemos observar en un gráfico: el comportamiento y las variaciones entre las diferentes líneas se ve reflejada en los cambios y variaciones de volúmen, tono, e intensidad en el sonido.

¿Dónde los escucho?

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El proyecto será presentado este fin de semana en el Festival SónarSound Santiago, una versión del Festival Sónar de Barcelona, dedicado a música avanzada, creatividad, y tecnología.

Los sonidos de ALMA los puedes escuchar en el sitio web del proyecto. Ahí también podrás escuchar las obras que diversos artistas han compuesto utilizando estos sonidos.

Links de interés

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